java8多线程课件2016-xh.pptx

《java8多线程课件2016-xh.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《java8多线程课件2016-xh.pptx（54页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第八章第八章 多线程机制多线程机制 8.1 8.1 Java多线程机制多线程机制 （概念掌握，理解性内（概念掌握，理解性内容）容）8.2 多线程的实现方法（重点及难点）多线程的实现方法（重点及难点）8.3 多线程状态及调度（重点）多线程状态及调度（重点）8.4 线程同步线程同步8.5 线程通信线程通信n18.1 Java多线程机制多线程机制 8.1.1 线程的基本概念线程的基本概念线程的概念：线程就是应用程序中的一个可线程的概念：线程就是应用程序中的一个可执行线索，多线程就是同一个应用程序中有执行线索，多线程就是同一个应用程序中有多个可执行线索，它们可以并发执行。多个可执行线索，它们可以并发执

2、行。为什么要有多线程？为什么要有多线程？线程与进程的区别：线程与进程的区别：可否独立运行？可否独立运行？内存空间？内存空间？n2案例案例 用程序来模拟铁路售票系统，实现用程序来模拟铁路售票系统，实现通过四个售票点发售某日某次列车的通过四个售票点发售某日某次列车的100100张车票，要求这四个售票点同时售张车票，要求这四个售票点同时售票。这就需要一个程序能够同时执行票。这就需要一个程序能够同时执行4 4个任务。个任务。n3所需要的知识点所需要的知识点什么是多线程什么是多线程如何实现多线程如何实现多线程如何调度和控制多线程如何调度和控制多线程n4多线程概述多线程概述 大大多多数数程程序序设设计计时

3、时，习习惯惯上上考考虑虑该该程程序序如如何何从从头头至至尾尾顺顺序序执执行行各各项项任任务务的的设设计计方方法法，即即一一个个程程序序只只有有一一条条执执行行路路线线。但但现现实实世世界界中中的的很很多多过过程程都都是是同同时时发发生生的的，对对应应这这种种情情况况，可可编编写写有有多多条条执执行行路路径径的的程程序序，使使得得程程序能够序能够同时执行多个任务同时执行多个任务。n5线程的基本概念线程的基本概念线线程程是是程程序序中中的的一一条条执执行行路路径径。多多线线程程是是指程序中包含多条执行路径。指程序中包含多条执行路径。在在一一个个程程序序中中可可以以同同时时运运行行多多个个不不同同的

4、的线线程来执行不同的任务。程来执行不同的任务。n6 多线程基本概念多线程基本概念n7多线程的例子多线程的例子浏览器程序浏览器程序聊天程序聊天程序n8v 进程进程：简单地说，在多任务系统中，每个独立执行的：简单地说，在多任务系统中，每个独立执行的程序称为进程，也就是程序称为进程，也就是“正在运行的程序正在运行的程序”。v 线程线程：进程中程序代码的一个执行序列。线程并不是进程中程序代码的一个执行序列。线程并不是程序，它自己本身并不能运行，必须在程序中运行。程序，它自己本身并不能运行，必须在程序中运行。在在一个程序中可以实现多个线程，这些线程同时运行，完一个程序中可以实现多个线程，这些线程同时运行

5、，完成不同的功能。成不同的功能。进程与线程进程与线程n9线程与进程的区别线程与进程的区别进程和线程相比，主要有以下区别：进程和线程相比，主要有以下区别：两者的粒度不同，是两个不同层次上的概念。两者的粒度不同，是两个不同层次上的概念。进程是由操作系统来管理的，而线程则是在一进程是由操作系统来管理的，而线程则是在一个程序（进程）内。个程序（进程）内。不同进程的代码、内部数据和状态都是完全独不同进程的代码、内部数据和状态都是完全独立的，而一个程序内的多线程是共享同一块内立的，而一个程序内的多线程是共享同一块内存空间和同一组系统资源，有可能互相影响。存空间和同一组系统资源，有可能互相影响。线程本身的数

6、据通常只有寄存器数据，以及一线程本身的数据通常只有寄存器数据，以及一个程序执行时使用的堆栈，所以线程的切换比个程序执行时使用的堆栈，所以线程的切换比进程切换的负担要小。进程切换的负担要小。n10多线程编程的优点多线程编程的优点减轻编写交互频繁、涉及面多的程减轻编写交互频繁、涉及面多的程序的困难序的困难程序的吞吐量会得到改善程序的吞吐量会得到改善由多个处理器的系统由多个处理器的系统,可以并发运行可以并发运行不同的线程。不同的线程。(否则否则,任何时刻只有任何时刻只有一个线程在运行一个线程在运行)n12多线程机制一个建立线程的例子：public class SimpleRunnable imple

7、ments Runable private String message;public static void main(String args)SimpleRunnable r1=new SimpleRunnable(Hello);Thread t1=new Thread(r1);t1.start();public SimpleRunnable(String message)this.message=message;public void run()for(;)System.out.println(message);线程开始执行时，它在public void run()方法中执行。该方法是定

8、义的线程执行起点，像应用程序从main()开始一样。首先main()方法构造SimpleRunnable类的实例。实例有自己的一个String数据,初始化为Hello。由实例r1传入Thread类构造器，这是线程运行时处理的数据。执行的代码是实例方法run()。n138.2 多线程的实现方法多线程的实现方法 重点与要点：重点与要点：两种实现方法两种实现方法创建创建Thread子类子类生成一个类，声明实现生成一个类，声明实现Runnable接口接口n14创建创建Thread类的子类类的子类用这种方法生成新线程，可以按以下步骤进行：1.生成Thread类的子类。class MyThread ext

9、ends Thread2.在子类中覆盖在子类中覆盖run()方法。方法。public void run()3.生成子类的对象，并且调用生成子类的对象，并且调用start()方法启动新线程。方法启动新线程。MyThread thread=new MyThread();thread.start();start()方法将调用run()方法执行线程。n15实现Thread子类方法的多线程示例class FirstThread extends Thread class FirstThread extends Thread public void run()public void run()try try

10、 System.out.println(First thread starts System.out.println(First thread starts running.);running.);for(int i=0;i6;i+)for(int i=0;i6;i+)System.out.println(First +i);System.out.println(First +i);sleep(1000);sleep(1000);System.out.println(First thread finishes System.out.println(First thread finishes r

11、unning.);running.);catch(InterruptedException e)catch(InterruptedException e)n16实现Thread子类方法的多线程示例class SecondThread extends Thread class SecondThread extends Thread public void run()public void run()try try System.out.println(tSecond thread starts System.out.println(tSecond thread starts running.);

12、running.);for(int i=0;i6;i+)for(int i=0;i6;i+)System.out.println(tSecond +i);System.out.println(tSecond +i);sleep(1000);sleep(1000);System.out.println(tSecond thread finishes System.out.println(tSecond thread finishes running);running);catch(InterruptedException e)catch(InterruptedException e)n17实现T

13、hread子类方法的多线程示例public class ThreadTest1 public ThreadTest1()FirstThread first=new FirstThread();SecondThread second=new SecondThread();first.start();second.start();public static void main(String args)new ThreadTest1();结果为：结果为：First thread starts running.First 0 Second thread starts running.Second 0F

14、irst 1 Second 1First 2 Second 2First 3 Second 3First 4 Second 4First 5 Second 5First thread finishes running.Second thread finished.n18Thread子类线程小结子类线程小结(加深理解加深理解)需要深入理解线程的需要深入理解线程的run()以及以及start()方法方法:start()方法将调用方法将调用run()方法执行线程。方法执行线程。run()方法就是新线程完成具体工作的地方。方法就是新线程完成具体工作的地方。注意通过对比加深了解注意通过对比加深了解:u程

15、序的入口，程序的入口，main()方法。方法。u线程的入口，线程的入口，run()方法。方法。uApplet的入口，的入口，init()方法。方法。n19案例的实现案例的实现现在我们试着编程来模拟铁路售票系现在我们试着编程来模拟铁路售票系统。通过四个售票点发售某日某次列统。通过四个售票点发售某日某次列车的车的100100张车票，一个售票点用一个张车票，一个售票点用一个线程来表示。用创建线程来表示。用创建ThreadThread类的子类类的子类实现多线程。实现多线程。n20class SailThread extends Threadstatic int x=0;int bh;public Sa

16、ilThread(int n)bh=n;public void run()while(x=99)try(“第第”+bh+“号窗口正在号窗口正在卖出第卖出第+(+x)+张票张票);sleep(500);catch(InterruptedException e)n21class TestSailThread public static void main(String args)SailThread t1=new SailThread(1);SailThread t2=new SailThread(2);SailThread t3=new SailThread(3);SailThread t4=n

17、ew SailThread(4);t1.start();t2.start();t3.start();t4.start();n22n238.多线程实现方法多线程实现方法2实现实现Runnable接口接口什么是什么是Runnable接口接口?a)Runnable是是java.lang包中的一个接口。包中的一个接口。b)b)定义了创建和执行线程的功能。定义了创建和执行线程的功能。c)c)定义了定义了run()方法，完成具体任务的地方。方法，完成具体任务的地方。n24实现实现Runnable接口接口实现实现Runnable接口的接口的主要步骤：主要步骤：定义一个类实现定义一个类实现Runnable接口

18、，接口，class FirstThread implements Runnable class FirstThread implements Runnable 并且在该类中实现并且在该类中实现run()方法。方法。public void run()生成这个类的对象。生成这个类的对象。FirstThread first=new FirstThread();FirstThread first=new FirstThread();用用Thread(Runnable target)构造函数生成构造函数生成Thread对象，然后调用对象，然后调用start()方方法启动线程。法启动线程。Thread t

19、hread1=new Thread(first);Thread thread1=new Thread(first);thread1.start();thread1.start();n25实现Runnable接口多线程示例class FirstThread implements Runnable class FirstThread implements Runnable public void run()public void run()try try System.out.println(First thread starts running.);System.out.println(Firs

20、t thread starts running.);for(int i=0;i6;i+)for(int i=0;i6;i+)System.out.println(First +i);System.out.println(First +i);Thread.sleep(1000);Thread.sleep(1000);System.out.println(First thread finishes running.);System.out.println(First thread finishes running.);catch(InterruptedException e)catch(Inter

21、ruptedException e)class SecondThread implements Runnable class SecondThread implements Runnable public void run()public void run()try try System.out.println(tSecond thread starts running.);System.out.println(tSecond thread starts running.);for(int i=0;i6;i+)for(int i=0;i6;i+)System.out.println(tSeco

22、nd +i);System.out.println(tSecond +i);Thread.sleep(1000);Thread.sleep(1000);System.out.println(tSecond thread finished.);System.out.println(tSecond thread finished.);catch(InterruptedException e)catch(InterruptedException e)n26实现Runnable接口多线程示例public class RunTest public class RunTest public RunTest

23、()public RunTest()FirstThread first=new FirstThread();FirstThread first=new FirstThread();SecondThread second=new SecondThread();SecondThread second=new SecondThread();Thread thread1=new Thread(first);Thread thread1=new Thread(first);Thread thread2=new Thread(second);Thread thread2=new Thread(second

24、);thread1.start();thread1.start();thread2.start();thread2.start();public static void main(String args)public static void main(String args)new RunTest();new RunTest();结果为：First thread starts running.First 0 Second thread starts running.Second 0First 1 Second 1First 2 Second 2First 3 Second 3First 4 S

25、econd 4First 5 Second 5First thread finishes running.Second thread finished.n27案例的实现案例的实现 用用RunnableRunnable接口来实现铁路售票程序。接口来实现铁路售票程序。n28class SailRun implements Runnableint x=0;Thread t;public void run()String bh=t.currentThread().getName();while(x Thread类的子类类的子类。实现实现runnablerunnable接口相对于继承接口相对于继承Thr

26、eadThread类来说，具有以下优点：类来说，具有以下优点：v可以避免由于可以避免由于JavaJava单继承特性带来的局限。单继承特性带来的局限。v有利于程序的健壮性，代码能够被多个线程共享，代码有利于程序的健壮性，代码能够被多个线程共享，代码与数据是独立的。与数据是独立的。n328.3多线程状态及调度多线程状态及调度 1线程的状态线程的状态 具有具有四种四种状态：状态：新生态：已分配内在，未高度新生态：已分配内在，未高度 可执行态：可执行态：start()阻塞态阻塞态 停止态：停止态：stop()n33线程状态线程状态四种状态的相关概念生命周期如下：四种状态的相关概念生命周期如下：1新建：

27、新建：当一个当一个Thread类或其子类的对象被创建后，进类或其子类的对象被创建后，进入这个状态。入这个状态。这时，线程对象已被分配内存空间，其私有数这时，线程对象已被分配内存空间，其私有数据已被初始化，但该线程还未被调度，可用据已被初始化，但该线程还未被调度，可用start()方法调度，或用方法调度，或用stop()方法中止。方法中止。新生线程一旦被调度，就将切换到可执行状态。新生线程一旦被调度，就将切换到可执行状态。n34线程状态线程状态2可运行：可运行：处于可执行环境中，随时可以被调度而执行。它处于可执行环境中，随时可以被调度而执行。它可细分为两个子状态：可细分为两个子状态：运行状态，已

28、获得运行状态，已获得CPU，正在执行；，正在执行；就绪状态，只等待处理器资源。就绪状态，只等待处理器资源。这两个子状态的过渡由执行调度器来控制。这两个子状态的过渡由执行调度器来控制。3阻塞：阻塞：由某种原因引起线程暂停执行的状态。由某种原因引起线程暂停执行的状态。n35线程状态线程状态4死亡：死亡：线程执行完毕或另一线程调用线程执行完毕或另一线程调用stop()方法使方法使其停止时，进入这种停止状态。其停止时，进入这种停止状态。它表示线程已退出可运行状态，并且不再进它表示线程已退出可运行状态，并且不再进入可运行状态。入可运行状态。n368.3.2 线程优先级及调度线程优先级及调度 问题：线程为

29、什么需要调度？为什么引入优先级？问题：线程为什么需要调度？为什么引入优先级？应用程序中的多个线程能够并发执行，但从系统的内部来应用程序中的多个线程能够并发执行，但从系统的内部来看，所有线程仍然是串行的一个一个地执行，那么如何来看，所有线程仍然是串行的一个一个地执行，那么如何来决定哪一个线程先执行，哪一个线程后执行呢？决定哪一个线程先执行，哪一个线程后执行呢？Java引入了优先级的概念，优先级就是线程获得引入了优先级的概念，优先级就是线程获得CPU而执而执行的优先程度，优先级越高，获得行的优先程度，优先级越高，获得CPU的权力越大，执行的权力越大，执行的机会越多，执行的时间也越长。的机会越多，执

30、行的时间也越长。n37线程优先级线程优先级Java把优先级划分为把优先级划分为10级，用级，用1至至10的整数表示，数的整数表示，数值越大，优先级越高。值越大，优先级越高。在在Thread类中定义了三个优先级常量：类中定义了三个优先级常量：MIN_PRIORITY,MAX_PRIORITY和和NORM_PRIORITY，其值分别为其值分别为1,10,5。在为线程分配优先级时，其值应该在在为线程分配优先级时，其值应该在1至至10之间，之间，否则将出错。否则将出错。如果应用程序没有为线程分配优先级，则如果应用程序没有为线程分配优先级，则Java系统系统为其赋值为为其赋值为NORM_PRIORITY

31、。n38线程调度原则线程调度原则调度就是分配调度就是分配CPU资源，确定线程的执行顺序。资源，确定线程的执行顺序。Java采用采用抢占式调度方式抢占式调度方式，即高优先级线程具有剥，即高优先级线程具有剥夺低优先级线程执行的权力。夺低优先级线程执行的权力。如果一个低优先线程正在执行，这时出现一个高优如果一个低优先线程正在执行，这时出现一个高优先级线程，那么低优先级线程就只能停止执行，放先级线程，那么低优先级线程就只能停止执行，放弃弃CPU，推回到等待队列中，等待下一轮执行，而，推回到等待队列中，等待下一轮执行，而让高优先级线程立即执行。让高优先级线程立即执行。如果线程具有相同的优先级，则按如果线

32、程具有相同的优先级，则按先来先服务先来先服务的的原则调度。原则调度。n39线程调度原则线程调度原则问题：问题：如果如果高优先级抢占了低优先级的线程高优先级抢占了低优先级的线程后，一后，一直占据直占据CPU，低优先级的线程如何获得控制权？，低优先级的线程如何获得控制权？有两个方法可以改变这种现象：有两个方法可以改变这种现象：一是一是调用调用sleep()方法方法，暂时进入睡眠状态，从而让出，暂时进入睡眠状态，从而让出CPU，使有相同优先级线程和低优先级线程有执行的机，使有相同优先级线程和低优先级线程有执行的机会。会。二是二是调用调用yield()而放弃而放弃CPU，这时和它有相同优先级的线，这时

33、和它有相同优先级的线程就有执行的机会。程就有执行的机会。n408.3.3 线程的控制线程的控制必须了解必须了解Java程序的线程结构：程序的线程结构：每个每个Java程序都有一个缺省的主线程：程序都有一个缺省的主线程：Application，主线程是，主线程是main方法执行的线索；方法执行的线索；Applet，主线程指挥浏览器加载并执行，主线程指挥浏览器加载并执行Java小程小程序。序。要想实现多线程，必须在主线程中创建新的线程对要想实现多线程，必须在主线程中创建新的线程对象。象。n41线程的状态转换图线程的状态转换图阻塞死亡可运行suspend()sleep()wait()I/O bloc

34、kingresume()sleep time_out notify()I/O finished新建new语句start()Stop()Stop()Stop()n42线程控制方法线程控制方法Thread类定义了许多控制线程执行的方法。类定义了许多控制线程执行的方法。程序中经常使用下面的方法，对线程进行控制：程序中经常使用下面的方法，对线程进行控制：start()：用于调用：用于调用run()方法使线程开始执行。方法使线程开始执行。stop()：立即停止线程执行，其内部状态清零，立即停止线程执行，其内部状态清零，放弃占用资源。放弃占用资源。suspend()：暂停线程执行。线程的所有状态和：暂停线

35、程执行。线程的所有状态和资源保持不变，以后可以通过另一线程调用资源保持不变，以后可以通过另一线程调用resume()方法来重新启动这个线程。方法来重新启动这个线程。n43线程控制方法线程控制方法resume()：恢复暂停的线程，安排暂停线程执行。：恢复暂停的线程，安排暂停线程执行。sleep()：调整调整Java执行时间，所需参数是指定线程执行时间，所需参数是指定线程的睡眠时间，以毫秒为单位。的睡眠时间，以毫秒为单位。join()：调用线程等待本线程执行结束。：调用线程等待本线程执行结束。yield()：暂停调度线程并将其放在等待队列末尾，：暂停调度线程并将其放在等待队列末尾，等待下一轮执行，

36、使同优先级的等待下一轮执行，使同优先级的 其它线程有机会其它线程有机会执行执行 。n44线程控制方法线程控制方法isAlive()：线程处于线程处于“新建新建”状态时，线程调用方法返回状态时，线程调用方法返回false。当一个线程调用当一个线程调用start（）方法，并占有（）方法，并占有CPU资源资源后，该后，该线程的线程的run方法就开始运行，在线程的方法就开始运行，在线程的run方法结束之方法结束之前，即没有进入死亡状态之前，线程调用前，即没有进入死亡状态之前，线程调用isAlive()方法方法返回返回true。当线程进入当线程进入“死亡死亡”状态后（实体内存被释放），线状态后（实体内存

37、被释放），线程仍可以调用方法程仍可以调用方法isAlive（），这时返回的值是（），这时返回的值是false。n45作业编写3个线程，分别实现求同一组整数的最大值、最小值和平均值。线程体中要求输出求值的过程。要求两种方法：（1）继承Thread类 （2）实现Runnable接口n52 设计一个Thread类的子类Mythread，计算1+2+3+.+n的和。要求每循环一次，使用sleep()方法，休眠200毫秒，并输出当前线程名和它的和。然后创建Mythread类的两个线程t1和t2，分别计算1+2+.+50的和以及1+2+3+.+100的和。注：线程t1的线程名为”50的和”，线程t2的线程名为“100的和”n53谢谢！谢谢！n54